JP2006013259A - 多数個取り配線基板 - Google Patents

Abstract

【課題】 外部から力が加わっても、セラミック母基板に不用意に割れが発生することがなく、大型のセラミック母基板の各区画に半導体素子や抵抗等の電子素子を正確、かつ確実に搭載することが可能な多数個取りセラミック母基板を提供すること。
【解決手段】 多数個取り配線基板は、セラミック母基板１の両主面に、セラミック母基板１を複数の区画に区分する分割溝２ａ，２ｂがセラミック母基板の外周から離間して形成されているとともに、分割溝２ａ，２ｂの両端と外周との間の部位に、非貫通穴４ａ，４ｂが互いに上下に重ならないように分割溝２ａ，２ｂと連通して形成されており、分割溝２ａ，２ｂは、セラミック母基板１の一方の主面に形成された分割溝２ａが他方の主面に形成された分割溝２ｂよりも長さが長く、深さが浅くなっており、非貫通穴４ａ，４ｂは、一方の主面に形成された非貫通穴４ａが他方の主面に形成された非貫通穴４ｂよりも深さが浅くなっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体素子や抵抗、コンデンサ等の電子素子が搭載される小型のセラミック基板を多数個集約的に製作するようになした多数個取り配線基板に関するものである。

近時、半導体素子や抵抗、コンデンサ等の電子素子が搭載されるセラミック基板は電子機器の小型化、薄型化に伴ってその形状が極めて小型なものとなってきている。そのため、この小型のセラミック基板に半導体素子や抵抗等の電子部品を搭載する場合、小型のセラミック基板はその形状が小型で取扱い難いため、通常は小型のセラミック基板を多数個集約させた状態、即ち、多数個取りセラミック基板と成した状態で各小型のセラミック基板上に半導体素子等を搭載するようになしている。

なお、多数個取りセラミック基板は大型のセラミック母基板の少なくとも一方の主面に幅および深さが一定の分割溝を、その端部がセラミック母基板の外周より内側となるようにして形成し、この分割溝によって大型のセラミック母基板を所望とする大きさの複数個の区画に区分したものであり、各区画には半導体素子等の電子素子の電極が接続されるメタライズ配線層が被着形成されており、半導体素子や抵抗等の電子素子をその電極が上記メタライズ配線層に接続されるようにして搭載した後、大型のセラミック母基板を上記分割溝に沿って撓折し、それによって半導体素子や抵抗等の電子素子が搭載された個々の小型配線基板が一度に多数個得られるようにしたものである。

また、このような多数個取りセラミック基板は、セラミック母基板用のセラミックグリーンシートを準備するとともに、このセラミックグリーンシートの少なくとも一方の主面にカッター刃や金型等により幅および深さが一定の分割溝用の切り込みを各区画を区分するように入れ、それを高温で焼成することによって製作されている。

しかしながら、大型のセラミック母基板を分割溝によって複数の区画に区分して成る従来の多数個取りセラミック基板は、その分割溝が同じ幅で形成されており、そのため分割溝内の側面と端面との間に直角の角が形成された状態となっていた。そして、このセラミック母基板に例えば搬送時や電子素子を搭載する際等に外部から力が加わると、その力が分割溝内の側面と端面との間に形成された直角の角に集中して作用し、その角部を起点としてセラミック母基板に不用意に割れが発生し、その結果、大型のセラミック母基板の各区画に半導体素子や抵抗等の電子素子を正確、かつ確実に搭載するのが不可能となるという問題点を有していた。

そこで、このようなセラミック母基板の不用意な割れを防止するために、図４に多数個取り配線基板の上面図で示すような分割溝１２の端部に分割溝１２よりも幅が広くかつ分割溝１２より深さの深い穴１４が分割溝１２と連通して形成されているものが提案されている。この図において、１１はセラミック母基板、１３はメタライズ配線層を示している。

また、セラミック母基板１１の厚みが厚い場合においては、セラミック母基板を良好に分割することができるように、セラミック母基板１１の両主面に分割溝１２を形成しておくという方法が行われている。
特開２００３−２７３２７４号公報

しかしながら、セラミック母基板１１の両主面に分割溝１２を形成する際に、上記特許文献のようにセラミック母基板１１に形成された穴１４を上下に重ねて連通させて貫通穴として形成しておき、セラミック母基板１４の両主面より分割溝１２を形成すると、セラミック母基板１１が強度を保持できずに、搬送時や電子素子を搭載する際等に外部から力が加わるとセラミック母基板１１が不用意に割れるという問題点を有していた。

また、セラミック母基板１１の両主面の同位置に穴１４を非貫通穴として形成したとしても、上下に重なった非貫通穴の間のセラミック母基板１１の厚みが薄いものとなり、非貫通穴の底面がひずんだり、割れやすいとともに、セラミック母基板１１が強度を保持できずに、搬送時や電子素子を搭載する際等に外部から力が加わるとセラミック母基板１１が不用意に割れるという問題点を有していた。

従って、本発明は上記従来の問題点に鑑み完成されたものであり、その目的は、搬送時や電子素子を搭載する際等に外部から力が加わっても、セラミック母基板に不用意に割れが発生することがなく、それにより大型のセラミック母基板の各区画に半導体素子や抵抗等の電子素子を正確、かつ確実に搭載することが可能な多数個取りセラミック母基板を提供することにある。

本発明の多数個取り配線基板は、平板状のセラミック母基板の両主面に、前記セラミック母基板を複数の区画に区分する分割溝が前記セラミック母基板の外周から離間して形成されているとともに、前記セラミック母基板の両主面の前記分割溝の両端と前記外周との間の部位に、前記分割溝より幅が広くかつ前記分割溝より深さの深い非貫通穴が互いに上下に重ならないように前記分割溝と連通して形成されており、前記分割溝は、前記セラミック母基板の一方の主面に形成されたものが他方の主面に形成されたものよりも長さが長く、深さが浅くなっており、前記非貫通穴は、前記一方の主面に形成されたものが前記他方の主面に形成されたものよりも深さが浅いことを特徴とする。

また、本発明の多数個取り配線基板は、好ましくは、前記非貫通穴は、前記一方の主面に形成された一つの深さと前記他方の主面に形成された一つの深さとの合計が、前記セラミック母基板の厚みよりも小さいことを特徴とする。

また、本発明の多数個取り配線基板は、好ましくは、前記非貫通穴は、前記他方の主面に形成されているものの開口面積が前記一方の主面に形成されているものの開口面積よりも大きいことを特徴とする。

本発明の多数個取り配線基板によれば、平板状のセラミック母基板の両主面に、セラミック母基板を複数の区画に区分する分割溝がセラミック母基板の外周から離間して形成されているとともに、セラミック母基板の両主面の分割溝の両端と外周との間の部位に、分割溝より幅が広くかつ分割溝より深さの深い非貫通穴が互いに上下に重ならないように分割溝と連通して形成されていることから、分割溝の端部を起点としてセラミック母基板に不用意に割れが発生することを有効に防止することができるとともに、非貫通穴の形成領域においてセラミック母基板の強度が大きく低下することがない。

また、分割溝は、セラミック母基板の一方の主面に形成されたものが他方の主面に形成されたものよりも長さが長く、深さが浅くなっているので、セラミック母基板の生成形体に分割溝を形成する際、応力の加わりやすい長さの長い分割溝の深さを浅くすることによって最大応力を緩和させ、セラミック母基板が不用意に割れるのを低減することができる。

また、一方の主面に形成された非貫通穴が長さの長い分割溝の端部に形成されることによって非貫通穴とセラミック母基板の外周との間の距離が小さくなるものの、この一方の主面に形成された非貫通穴を他方の主面に形成されたものよりも深さが浅くなるようにすることにより、セラミック母基板の強度が低下するのを抑制して、不用意にセラミック母基板が割れるのを抑制するとともに、セラミック母基板の外周部の非貫通穴周辺に変形等が発生するのを抑制することができる。

また、非貫通穴は、好ましくは、一方の主面に形成された一つの深さと他方の主面に形成された一つの深さとの合計がセラミック母基板の厚みよりも小さいことから、両主面に形成された非貫通穴同士の間のセラミック母基板の強度が低下するのを有効に防止することができ、セラミック母基板の生成形体を積層して形成する際に、両主面の非貫通穴間にてひずみが生じたり、両主面に形成された非貫通穴間にクラックが発生したりするのを低減することができる。

また、非貫通穴は、好ましくは、他方の主面に形成されているものの開口面積が前記一方の主面に形成されているものの開口面積よりも大きいことから、セラミック母基板の生成形体に分割溝を深く形成する際に、分割溝を深く形成することで非貫通穴に加わる応力が大きくなりやすくなるのを、非貫通穴を大きくして非貫通穴に加わる応力を良好に分散することができる。その結果、セラミック母基板に不用意に割れが発生するのを抑制することができる。また、一方の主面に形成されている非貫通穴よりも内側に形成されているので、開口面積が大きな非貫通穴とセラミック母基板の外周部との距離を大きくすることでセラミック母基板の強度の低下を抑制でき、非貫通穴とセラミック母基板の外周との間にクラック等が発生するのを抑制できる。

次に本発明を添付の図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明の多数個取り配線基板の実施の形態の一例を示す平面図であり、図２は図１の多数個取り配線基板のＸ−Ｘ’線における断面図である。これらの図において、１はセラミック母基板、２ａ，２ｂは分割溝、３はメタライズ配線層、４ａ，４ｂは非貫通穴である。

セラミック母基板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体やムライト質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、炭化珪素質焼結体、窒化珪素質焼結体、ガラス−セラミックス等の電気絶縁性のセラミック材料から成り、小型の配線基板を多数個同時集約的に製作するための母材として機能する。そして、各小型の配線基板の上面に半導体素子や抵抗、コンデンサ等の電子素子が搭載される。

なお、セラミック母基板１は、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化カルシウム等のセラミック原料粉末に適当な有機バインダーおよび溶剤、可塑剤、分散剤等を添加混合して得たセラミックスラリーを従来周知のドクターブレード法を採用してシート状に成形してセラミックグリーンシートを得、しかる後、セラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し、高温（約１５００〜１８００℃）で焼成することによって製作される。

また、セラミック母基板１は、その両主面にセラミック母基板１を複数の区画に区分するための分割溝２ａ，２ｂが格子状に形成されており、分割溝２ａ，２ｂで区分された各区画の上面や下面にはメタライズ配線層３が被着されている。メタライズ配線層３は、小型の配線基板に搭載される電子素子を外部電気回路基板に電気的に接続するための導電路として機能し、タングステンやモリブデン、銅、銀等の金属粉末メタライズから成り、セラミック母基板１用のセラミックグリーンシートにスクリーン印刷法によりメタライズ配線層３用のメタライズペーストを印刷塗布しておくとともにこれをセラミック母基板１用のセラミックグリーンシートとともに焼成することによって各区画の上面や下面に被着形成される。そして、各区画に電子素子をその電極がメタライズ配線層３に電気的に接続されるようにして搭載するとともに、セラミック母基板１を分割溝２ａ，２ｂに沿って撓折することによって、多数個の電子装置が同時集約的に製作される。

セラミック母基板１の両主面に形成された分割溝２ａ，２ｂは、セラミック母基板１を所望とする小型の配線基板の形状に対応した大きさの複数の区画に区分するとともに各区画に電子素子を搭載した後、セラミック母基板１を撓折して多数個の小型配線基板となす際、その撓折を容易かつ正確とする作用をなし、その両端がセラミック母基板１の外周から離間するようにして形成されている。

分割溝２ａ，２ｂは、その幅が０．１〜１ｍｍ程度であり、その深さは０．０５〜１ｍｍ程度である。なお、このような分割溝２ａ，２ｂは、断面がＶ字状の刃先を有するカッター刃や金型をセラミック母基板１用のセラミックグリーンシートに押し付けて切り込みを入れることによってセラミック母基板１の両主面に格子状に形成される。なお、分割溝２ａ，２ｂを深く形成しすぎていると、分割溝２ａ，２ｂ間にクラック等が不用意に発生しやすくなるので、分割溝２ａ，２ｂの間のセラミック母基板１の厚みは、セラミック母基板１全体の厚みの２５％以上残るようにしているのが好ましい。

そして、本発明の多数個取り配線基板においては、平板状のセラミック母基板１の両主面に、セラミック母基板１を複数の区画に区分する分割溝２ａ，２ｂがセラミック母基板１の外周から離間して形成されているとともに、セラミック母基板の両主面の分割溝２ａ，２ｂの両端と外周との間の部位に、分割溝２ａ，２ｂより幅が広くかつ分割溝２ａ，２ｂより深さの深い非貫通穴４ａ，４ｂが互いに上下に重ならないように分割溝と連通して形成されており、分割溝２ａ，２ｂは、セラミック母基板１の一方の主面に形成された分割溝２ｂが他方の主面に形成された分割溝２ａよりも長さが長く、深さが浅くなっており、非貫通穴４ａ，４ｂは、一方の主面に形成された非貫通穴４ｂが他方の主面に形成された非貫通穴４ａよりも深さが浅くなっている。

この非貫通穴４は、セラミック母基板１に搬送時や電子素子を搭載する際等に外部から力が加わった場合に、分割溝２の両端に加わる応力を緩和分散させる作用をなし、このように分割溝２ａ，２ｂの両端と外周との間の部位に、分割溝２ａ，２ｂより幅が広くかつ分割溝より深さの深い非貫通穴４ａ，４ｂが互いに上下に重ならないように分割溝２ａ，２ｂと連通して形成されていることから、セラミック母基板１に搬送時や電子素子を搭載する際等に外部から力が加わったとしても、その力は、分割溝２ａ，２ｂと連通して形成されている非貫通穴４ａ，４ｂで良好に分散されて、分割溝２ａ，２ｂの端部を起点としてセラミック母基板１に不用意に割れることを有効に防止することができるとともに、非貫通穴４ａ，４ｂの形成領域においてセラミック母基板１の強度が大きく低下することがない。

また、セラミック母基板１の生成形体に分割溝２ａ，２ｂを形成する際に、分割溝２ｂは、他方の主面側の分割溝２ａよりも長く形成するので応力が大きくかかりやすくなる。そこで、セラミック母基板１の一方の主面に形成された分割溝２ｂを他方の主面に形成された分割溝２ａよりも長さが長く、深さが浅くなるようにすることにより、セラミック母基板１の生成形体に分割溝２ａ，２ｂを形成する際、応力の加わりやすい長さの長い分割溝２ｂの深さを浅くすることによって最大応力を緩和させ、セラミック母基板１が不用意に割れるのを低減することができる。

また、一方の主面に形成された非貫通穴４ａが長さの長い分割溝２ａの端部に形成されることによって非貫通穴４ａとセラミック母基板１の外周との間の距離が小さくなるものの、この一方の主面に形成された非貫通穴４ａを他方の主面に形成された非貫通穴４ｂよりも深さが浅くなるようにすることにより、セラミック母基板１の強度が低下するのを抑制して、不用意にセラミック母基板１が割れるのを抑制するとともに、セラミック母基板１の外周部の非貫通穴４ａ周辺に変形等が発生するのを抑制することができる。

従って、本発明の多数個取りセラミック基板によれば、セラミック母基板１の各区画に半導体素子や抵抗等の電子素子を正確、かつ確実に搭載するのが可能となる。

なお、非貫通穴４ａと非貫通穴４ｂとは、平面視において、０．２ｍｍ以上間隔を空けて重なり合わないように形成されているのが好ましく、両主面の非貫通穴４ａ，４ｂ間のセラミック母基板１の強度を保持して、非貫通穴４ａ，４ｂ間にクラックが発生するのを低減することができる。

また、このような非貫通穴４ａ，４ｂは、分割溝２ａ，２ｂの両端に加わる応力を良好に分散させるためには円形状であることが好ましく、その幅は分割溝２ａ，２ｂの幅の２倍以上であることが好ましい。また、このような非貫通穴４ａ，４ｂは、セラミック母基板１用のセラミックグリーンシートのいくつかに非貫通穴４ａ，４ｂ用の円形状の貫通孔を打ち抜いておくことによって分割溝２の両端とセラミック母基板１の外周との間に分割溝２と連通するように形成される。

また、セラミック母基板１用のセラミックグリーンシートに金型等により押圧することで、非貫通穴４ａ，４ｂ用となる円形状の凹部を形成しておいても良い。

かくして本発明の多数個取り配線基板によれば、分割溝２ａ，２ｂによって区分された各区画に半導体素子や抵抗等の電子素子を例えば自動機等を使用して搭載した後、分割溝２ａ，２ｂに沿って撓折され、これによって製品としての小型配線基板の個々に分離される。

また、非貫通穴４ａ，４ｂは、一方の主面に形成された一つの深さと他方の主面に形成された一つの深さとの合計が、セラミック母基板１の厚みよりも小さいことが好ましい。これにより、両主面に形成された非貫通穴４ａ，４ｂ同士の間のセラミック母基板１の強度が低下するのを有効に防止することができ、セラミック母基板１の生成形体を積層して形成する際に、両主面の非貫通穴４ａ，４ｂ間にてひずみが生じたり、両主面に形成された非貫通穴４ａ，４ｂ間にクラックが発生したりするのを低減することができる。

また、図３に多数個取り配線基板の断面図で示すように、非貫通穴４ａ，４ｂは、他方の主面に形成されている非貫通穴４ｂの開口面積が一方の主面に形成されている非貫通穴４ａの開口面積よりも大きくなっていることが好ましい。これにより、セラミック母基板１の生成形体に分割溝２ｂを深く形成する際に、分割溝２ｂを深く形成することで非貫通穴に加わる応力が大きくなりやすくなるのを、非貫通穴４ｂを大きくして非貫通穴４ｂに加わる応力を良好に分散することができる。その結果、セラミック母基板１に不用意に割れが発生するのを抑制することができる。また、一方の主面に形成されている非貫通穴４ａよりも内側に形成されているので、開口面積が大きな非貫通穴４ｂとセラミック母基板１の外周部との距離を大きくすることでセラミック母基板１の強度の低下を抑制でき、非貫通穴４ｂとセラミック母基板１の外周との間にクラック等が発生するのを抑制できる。

なお、本発明は上述の実施の形態例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能であり、例えば上述の実施の形態の一例では、上述の実施の形態例では非貫通穴４ａ，４ｂは円形状としたが、非貫通穴４ａ，４ｂは四角形状としてもよく、その他の形状であってもよいし、非貫通穴４ａ，４ｂがそれぞれ異なる形状であっても良い。

本発明の多数個取り配線基板の実施の形態の一例を示す平面図である。 図１に示す多数個取り配線基板のＸ−Ｘ’線における断面図である。 本発明の多数個取り配線基板の実施の形態の他の一例を示す断面図である。 従来の多数個取り配線基板の平面図である。

符号の説明

１・・・セラミック母基板
２ａ，２ｂ・・・分割溝
４ａ，４ｂ・・・非貫通穴

Claims (3)

1. 平板状のセラミック母基板の両主面に、前記セラミック母基板を複数の区画に区分する分割溝が前記セラミック母基板の外周から離間して形成されているとともに、前記セラミック母基板の両主面の前記分割溝の両端と前記外周との間の部位に、前記分割溝より幅が広くかつ前記分割溝より深さの深い非貫通穴が互いに上下に重ならないように前記分割溝と連通して形成されており、前記分割溝は、前記セラミック母基板の一方の主面に形成されたものが他方の主面に形成されたものよりも長さが長く、深さが浅くなっており、前記非貫通穴は、前記一方の主面に形成されたものが前記他方の主面に形成されたものよりも深さが浅いことを特徴とする多数個取り配線基板。
2. 前記非貫通穴は、前記一方の主面に形成された一つの深さと前記他方の主面に形成された一つの深さとの合計が、前記セラミック母基板の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１記載の多数個取り配線基板。
3. 前記非貫通穴は、前記他方の主面に形成されているものの開口面積が前記一方の主面に形成されているものの開口面積よりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２記載の多数個取り配線基板。

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